一、Linux內(nèi)核代碼目錄分布

documentation：擁有一套有用內(nèi)核技術(shù)文檔。?

arch：此目錄的所有子目錄的文檔數(shù)據(jù)都是體系結(jié)構(gòu)特有的代碼。有3個(gè)子目錄：Kernel不同體系結(jié)構(gòu)內(nèi)核我有的實(shí)現(xiàn)方式，比如計(jì)時(shí)器、SMP、信號量等等；lib不同體系結(jié)構(gòu)下的高性能通用代碼實(shí)現(xiàn)，比如memcpy等等；mm不同體系結(jié)構(gòu)特有的內(nèi)存管理 程序的實(shí)現(xiàn)。?

drivers：內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)程序代碼。包括顯卡、網(wǎng)卡、PCI等外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼。?

fs：文件系統(tǒng)代碼。Ext2 Ext3 Ext4等本地文件系統(tǒng)。

include：包含Linux內(nèi)核大部分的頭文件(.h)。?

init：內(nèi)核初始化過程中的代碼。?

ipc：進(jìn)程間通信代碼 kernel：Linux內(nèi)部最重要的目錄。主要包含進(jìn)程創(chuàng)建、銷毀和調(diào)度等代碼。?

net：Linux內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的代碼。在此目錄下有netfilter的實(shí)現(xiàn)代碼，建構(gòu)一個(gè)netfilter框架，內(nèi)核防火墻框架，靈活、可實(shí)現(xiàn)安全策略，如數(shù)據(jù)包過濾、數(shù)據(jù)包處理、透明代理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)包處理等。抽象及通用化框架，作為中間件，為每種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IPv4/IPv6等）定義整套鉤子函數(shù)。

• Linux內(nèi)核--映射到Linux代碼3個(gè)內(nèi)核層源碼代碼組織，具體如下：

• 具備開發(fā)經(jīng)驗(yàn)至少我們對TCP網(wǎng)絡(luò)編程流程(socket()/bind()/listen()/accept()/send()/recv()/關(guān)閉socket()順序)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在內(nèi)核中處理過程主要是在網(wǎng)卡和協(xié)議棧之間進(jìn)行：交給協(xié)議棧處理；協(xié)議棧將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。

• Linux內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧架構(gòu)視圖如下：

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二、SK_BUFF內(nèi)部原理及協(xié)議棧

• 內(nèi)核層和用戶層在網(wǎng)絡(luò)方面差別是比較大，在內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)層中sk_buff結(jié)構(gòu)占有重要地位。sk_buff數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)核源碼組織結(jié)構(gòu)如下：

• 網(wǎng)絡(luò)報(bào)文存儲(chǔ)空間是在應(yīng)用層發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)動(dòng)態(tài)分配的，分配成功之后，將接收或者發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)填充到這個(gè)存儲(chǔ)空間中。

• 三、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議inet_protosw結(jié)構(gòu)分析

• 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族TCP/UDP等，inet_init()函數(shù)進(jìn)程初始化，使用proto_register()函數(shù)來注冊每個(gè)內(nèi)嵌協(xié)議。

• sk_buff的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)視圖如下：

• 四、軟中斷CPU報(bào)文隊(duì)列及處理

• 我們在Linux內(nèi)核中是采用軟中斷方式實(shí)現(xiàn)，軟中斷機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理如下：

• 軟中斷機(jī)制構(gòu)成核心成員包括：中斷狀態(tài)、軟中斷向量表及軟中斷守護(hù)內(nèi)核線程。

• 軟中斷狀態(tài)：即是否有觸發(fā)的軟中斷未處理；

• 軟中斷向量表：包含兩個(gè)成員變量，一個(gè)是處理此軟中斷的回調(diào)函數(shù)，另一個(gè)是處理時(shí)所需的參數(shù)。

• 軟中斷守護(hù)內(nèi)核線程：內(nèi)核創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核線程ksoftirq來輪詢軟中斷狀態(tài)，調(diào)用軟中斷向量表中的軟中斷回調(diào)函數(shù)處理中斷。

• 假設(shè)：當(dāng)一個(gè)軟中斷事件發(fā)生之后，調(diào)用raise_softirq()設(shè)置中斷標(biāo)記位，觸發(fā)中斷事務(wù)。然后會(huì)檢測軟中斷狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，如果ksoftirq通過查詢發(fā)現(xiàn)某一個(gè)軟中斷事件發(fā)生之后，通過軟中斷向量表調(diào)用軟中斷服務(wù)程序action。

• 常用軟中斷函數(shù)：

• open_softirq()函數(shù)：它注冊一個(gè)軟中斷，將軟中斷的服務(wù)程序注冊到系統(tǒng)的軟中斷向量表；

• raise_softirq()函數(shù)：設(shè)置軟中斷狀態(tài)映射表，觸發(fā)軟中斷事務(wù)響應(yīng)。

• 軟中斷整個(gè)處理架構(gòu)分為：上半部和下半部。

• 網(wǎng)絡(luò)收到處理軟中斷的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：考慮優(yōu)先級，分別占用向量表的2號和3號軟中斷來分別處理接收和發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的軟中斷機(jī)制實(shí)現(xiàn)原理如下：